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做过核磁共振的人,都曾在一块零下269℃的金属里躺过。那台机器的大圆筒里,绕着一

做过核磁共振的人,都曾在一块零下269℃的金属里躺过。

那台机器的大圆筒里,绕着一圈圈超导线圈,整个泡在液氦中。只有冷到这个程度,线圈里的电流才能毫无损耗地一直转下去,撑起足以看清人体内部的强磁场。液氦又贵又稀缺,医院每年要为它花一大笔钱,这笔钱最终会摊到每张检查单上。

超导这件事,从被发现那天起就和寒冷绑在一起。1911年,荷兰物理学家海克·卡末林·昂内斯(Heike Kamerlingh Onnes)把水银冷却到只比绝对零度高几度,发现它的电阻彻底消失了。绝对零度是零下273.15℃,物理学上温度的下限,没有比它更冷的了。电阻消失意味着电流穿过这段水银时一点能量都不丢,理论上可以永远流下去。

后来人们发现,能超导的远不止水银。背后起作用的是一套量子力学效应,只要条件合适,很多材料都能进入这种状态。物理学家把超导材料做成了导线和磁体,今天最强的粒子加速器、最先进的量子计算机,都靠它运转。

麻烦始终是同一个:太冷。量子计算机里的量子比特,得在接近绝对零度的环境里才能压住噪声、少出错。一台机器的大半体积,其实都是制冷设备。

于是100多年来,物理学家一直在干同一件事,把超导的温度门槛往上抬。终点是一个听上去很朴素的目标:在室温下、在普通大气压下,就能超导。

这条路上第一个大台阶出现在1987年。美国休斯敦大学的物理学家朱经武和同事发现了一种叫钇钡铜氧的陶瓷材料,它在93 K就能超导,也就是零下180℃左右。K是开尔文,从绝对零度起算的温度单位。

零下180℃听着还是冷得吓人,但它跨过了一条关键的线。液氮的沸点是77 K,比它更低,这意味着从此可以用液氮代替液氦来制冷。液氮是从空气里分离出来的,便宜得跟矿泉水差不多。

再往上,路就难走了。过去10年,进展最猛的一支是高压下的富氢化合物。中国吉林大学的物理学家刘寒雨说,这类材料推动了超导研究的一轮大发展,超导温度被抬到了很高的水平。代价是压强:它们要被两块金刚石死死夹住,承受上百万个大气压才肯超导。样品比灰尘大不了多少,一松手,超导就没了。

刘寒雨的判断是,这样的材料不太可能走进日常应用。

休斯敦大学的邓量子和朱经武换了个想法。高压一定要一直维持吗?能不能只把它当成一道加工工序,用高压把材料压成想要的状态,然后设法在撤掉压力之后把这个状态留住?

这有点像金刚石。它在地下深处的高温高压里形成,被带到地面后压力没了,却依然是金刚石,不会变回石墨。

他们管这套办法叫压力淬火:在高压和低温下让材料进入超导性能更好的状态,再迅速卸压,把这个状态“冻”在材料里。团队先在硒化铁上试成了,接着又在另外几种材料上留住了高压才会出现的超导相。

最近的一次,他们把它用在一种含汞的铜氧化物上。这种材料保持着常压下超导温度的纪录,133 K,30多年没人能破。经过压力淬火,这个数字变成了151 K,也就是零下122℃左右。成果发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。

两位研究者自己也说,用这类材料做电缆和电子器件还远。留下来的超导状态要更耐热、更持久,要弄明白究竟是什么稳住了它,样品要做大,工艺要能重复,最后还得做成线材、带材或薄膜,通得了足够大的电流。

这就碰到了整个领域最硬的一块骨头:超导温度高,远远不够。

美国宾夕法尼亚州立大学的材料学家刘梓葵列了一张清单。一种真正能用的材料,要在常压附近保持稳定,要扛得住大电流和强磁场,要结实,要能大规模生产,还要算得过账。他说,目前没有哪种已知材料能同时满足这些条件,所以他不愿意给实用化的室温超导报时间表。

刘寒雨给的时间表是这样的:未来10到15年里,大概率等不到能用在消费电子产品里的常压室温超导体。会先到来的,是液氮冷却的高温超导体在电网和专用设备里铺开。

至于家用电器,还轮不上。

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图为艺术家笔下的室温超导体想象图,图源:Dragon Claws via Shutterstock/St. Lumbroso

信源:Lee, Gayoung. "How Close Are We to Superconductors That Are Actually Practical?." Gizmodo, 19 Sept. 2026